CN209088536U - 一种用于继电器控制的浪涌防护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于继电器控制的浪涌防护装置，浪涌防护单元和继电器控制单元；浪涌防护单元包括防反模块，防反模块与预稳压模块连接，预稳压模块与50ms掉电模块连接，50ms掉电模块与DC‑DC电源模块连接，DC‑DC电源模块与LDO电源模块连接；继电器控制单元包括控制器，控制器与光电耦合器单元连接，稳压器与光电耦合器单元连接，光电耦合器单元与继电器单元连接；所述防反模块与继电器单元连接，50ms掉电模块与稳压器连接，LDO电源模块与控制器连接，LDO电源模块与光电耦合器单元连接，控制器与光电耦合器单元连接。

Description

一种用于继电器控制的浪涌防护装置

技术领域

本实用新型涉及到雷达、地面站、无人机、电子通信等军用设备和分系统电源浪涌防护技术的领域，具体涉及一种用于继电器控制的浪涌防护装置。

背景技术

浪涌防护技术是现代电子设备在复杂的使用环境中，改进开关电源输入特性，提高可靠性的一种重要技术，而继电器控制的设计会让开关电源能够在更多的场合得到应用，让电源设计部分朝着高效率、高功率谱密度和更高可靠性的方向发展。

在现在军用设备的数字系统元器件中，芯片集成化程度越来越高，芯片所需电压精度也越来越高，因此，电压的波动很大可能会造成芯片的工作不正常。对于浪涌电压或浪涌电流而言，它的上升速度快、持续时间短，远超芯片的额定电压和额定电流，所以，一旦在设备中出现浪涌就会引起芯片的烧毁和被击穿，造成设备工作不正常。

当设备的输入电源不仅要对设备本身进行供电，而且还需要对外围多个高功耗高功率的设备选择性的进行供电时，如果需要在PCB上同时对这些输入电源进行处理，就需要加大对PCB材质的选型和加大对电源层、地层的处理，这样不仅会增加设计成本和难度，还会造成该设备的功耗非常大，在这种情况下，采用继电器控制的方法，开关电源的功耗设计只需要满足外围电路所需的最大功耗即可，然后通过继电器控制电源开关的闭合与断开选择性的对外围电路进行供电即可。

随着设备的功能越来越强大、外围设备越来越多和使用环境的越来越复杂，浪涌防护设计技术也越来越重要，对外围设备的控制需求也越来越严格，那么对于开关电源的处理也就成为了一项非常重要的难点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于继电器控制的浪涌防护装置，实现了通过继电器控制电源的输出以及在飞机电气系统供电时保证电源的正常工作的目的，具有很好的实效性和应用价值。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种用于继电器控制的浪涌防护装置，浪涌防护单元和继电器控制单元；

浪涌防护单元包括防反模块、预稳压模块、50ms掉电模块、DC-DC电源模块和LDO电源模块；防反模块与预稳压模块连接，预稳压模块与50ms掉电模块连接，50ms掉电模块与DC-DC电源模块连接，DC-DC电源模块与LDO电源模块连接；

继电器控制单元包括控制器、稳压器、光电耦合器单元、继电器单元；控制器与光电耦合器单元连接，稳压器与光电耦合器单元连接，光电耦合器单元与继电器单元连接；

所述防反模块与继电器单元连接，50ms掉电模块与稳压器连接，LDO电源模块与控制器连接，LDO电源模块与光电耦合器单元连接，控制器与光电耦合器单元连接。

优选的，所述防反模块包含多路的肖特基二极管，每一路肖特基二极管连接一路输入电源。

优选的，继电器单元型号为315厂的J215-J1A。

优选的，光电耦合器单元包含多路光电耦合器。

优选的，预稳压模块能够承受输入电压80V/50ms的最大浪涌和50欧姆阻抗下600V/20us的尖峰，当输入电压的浪涌在40V～80V区域时，将输出电压钳位在37.5V。

优选的，继电器单元最大能够提供28V，10A的电压。

优选的，当输入电压范围在8V～16V区域时，预稳压输出电压为20V；

当输入电压范围在16V～38V区域时，预稳压模块输出电压跟随输入电压变化，并且输出电压低于输入电压0.6V。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

该用于继电器控制的浪涌防护装置，控制器选择多路供电电压的任何一路电压或多路电压对设备进行供电，每一路供电电压能够适应8V-40V的供电范围，满足12V-36V的供电范围要求，解决GJB181试验在欠压工作模式下，设备不工作的现象，通过了GJB181的试验。

设备供电电压的最大输出电流为10A，根据外围设备功能对外围设备选择性供电，避免外围设备一起供电时功能暂时不用的外围设备带来的额外功耗，合理的根据外围设备功能进行功耗的分配。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图：

图2为本实用新型中防反模块结构示意图；

图3为本实用新型中输入电压检测结构示意图；

图4为本实用新型中多路继电器控制结构示意图；

图中：图中：1为浪涌防护单元；2为继电器控制单元；3为防反模块；4为预稳压模块；5为50ms掉电模块；6为DC-DC电源模块；7为LDO电源模块；8为控制器；9为稳压器；10为光电耦合器单元；11为继电器单元；12为肖特基二极管；13为光电耦合器1；14为光电耦合器2；15为继电器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

如图1所示，一种用于继电器控制的浪涌防护装置，在飞机电气系统供电时，通过浪涌防护单元1保证继电器控制单元2能够正常工作。

浪涌防护单元1包括防反模块3、预稳压模块4、50ms掉电模块5、DC-DC电源模块6和LDO电源模块7。

防反模块3与预稳压模块4连接，预稳压模块4与50ms掉电模块5连接，50ms掉电模块5与DC-DC电源模块6连接，DC-DC电源模块6与LDO电源模块7连接；

继电器控制单元2包括控制器8、稳压器9、光电耦合器单元10、继电器单元11。

控制器8与光电耦合器单元10连接，稳压器9与光电耦合器单元10连接，光电耦合器单元10与继电器单元11连接；

所述防反模块3与继电器单元11连接，50ms掉电模块5与稳压器9连接，LDO电源模块7与控制器8连接，LDO电源模块7与光电耦合器单元10连接，控制器8与光电耦合器单元10连接。

防反模块3用于对输入电源的选择、防反、消除、降低供电回路中部分电压浪涌和电流浪涌。

预稳压模块4用于消除或降低供电线路跟机壳之间的浪涌能量，预稳压模块4检测到输入电压，并快速设定输入电压的工作模式，灵活的钳位需要的工作电压，并将浪涌残压降低到DC-DC电源模块6能够承受的水平。

50ms掉电模块5用于设备上电后输入电压经过预稳压模块4后保持稳定，然后通过33欧姆的电阻对大容量的钽电容进行充电储能，并在预稳压模块4与50ms掉电模块5之间，50ms掉电模块5与DC-DC电源模块6之间加瞬态抑制二极管，进行防反；

DC-DC电源模块6为LDO电源模块7提供稳定的输入电压，LDO电源模块7为继电器控制单元2提供供电电压；

稳压器9为光电耦合器单元10提供稳定电压，控制器8通过控制光电耦合器单元10对继电器单元11进行闭合与断开控制，光电耦合器单元10对多路输入电压进行检测，检测结果可以通过控制器8的对应软件进行在线检测，也可以通过发光二极管的亮灭进行观察。

继电器单元型号为315厂的J215-J1A，可控制防反模块后的多路电源电压通过继电器单元直接输出最大10A电流的电压，对外围高功耗设备进行正常供电的控制，控制器为单片机。

如图2所示，防反模块3包含多路的肖特基二极管12，肖特基二极管12的作用是对输入电源进行防反处理，肖特基二极管12需满足供电电压的额定电压并且漏电流足够小，一部分输入电压经过肖特基二极管12直接进入预稳压模块4，一部分输入电压经过肖特基二极管12直接进入继电器单元11。

如图3所示，光电耦合器单元10包含多路光电耦合器13，LDO电源模块7对光电耦合器13进行供电，光电耦合器13对设备的输入电压进行在线检测，检测结果通过与控制器8对应的软件进行在线观察，也可以通过连接在光电耦合器13与控制器8之间的发光二极管的亮灭进行直接观察。

如图4所示，光电耦合器单元10包含多个光电耦合器14，继电器单元11包含多个为继电器15，稳压器9为光电耦合器单元10提供稳定电压，控制器8可以通过控制光电耦合器14对继电器15进行闭合与断开控制，控制防反模块3的电压对外围电路进行供电。

连续输入电压在8V～38V区域时，设备均可正常工作。

其中，预稳压模块可以检测输入电压，根据输入电压范围可以设定内部工作模式，预稳压模块可以分为两种工作模式：

欠压工作模式：当输入电压范围在8V～16V区域时，预稳压模块进入BOOST工作模式，输出电压为20V；

正常工作模式：当输入电压范围在16V～38V区域时，预稳压模块输出电压跟随输入电压变化，并且输出电压低于输入电压0.6V。

预稳压模块能够承受输入电压80V/50ms的最大浪涌和50欧姆阻抗下600V/20us的尖峰，当输入电压的浪涌在40V～80V区域时，将输出电压钳位在37.5V，保证设备的正常工作；

输入电压范围在8V以下区域时，预稳压模块进行关断，50ms掉电模块进行供电工作，保证设备在输入电压不正常的情况下，还可以正常工作50ms。

预稳压模块输出电压在16V～38V区域时，DC-DC电源模块保证输出电压保持稳定。

预稳压模块输出电压在16V～38V区域时，稳压器保证输出电压保持稳定。

继电器最大可以提供28V，10A的电压，保证给大功耗的设备正常供电。继电器可控制输出电压闭合与断开，选择性的对外围设备进行供电控制。

输入电压可扩展为多路输入电压，然后采用其中功耗大的一路进行供电。可靠性高，满足振动试验、振动耐久试验和环境试验。

浪涌防护单元可承受吸收尖峰电压和耐过压浪涌，不会造成设备器件的烧毁，保证设备的正常工作。同时在进行耐欠压浪涌时，电压进行相应的升压，保证输出电压的稳定，且满足后级电路的工作电压。

控制器可以对输入电压进行检测，检测输入电压供电是否正常工作。继电器控制单元通过控制控制器，从而来控制光电耦合器单元的工作状态，以达到控制继电器单元的闭合与断开，其中稳压器用于保证光电耦合器单元的电压保持稳定，不受外界环境条件的影响。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于继电器控制的浪涌防护装置，其特征在于，浪涌防护单元(1)和继电器控制单元(2)；

浪涌防护单元(1)包括防反模块(3)、预稳压模块(4)、DC-DC电源模块(6)和LDO电源模块(7)；防反模块(3)与预稳压模块(4)连接，预稳压模块(4)与DC-DC电源模块(6)连接，DC-DC电源模块(6)与LDO电源模块(7)连接；

继电器控制单元(2)包括控制器(8)、稳压器(9)、光电耦合器单元(10)、继电器单元(11)；控制器(8)与光电耦合器单元(10)连接，稳压器(9)与光电耦合器单元(10)连接，光电耦合器单元(10)与继电器单元(11)连接；

所述防反模块(3)与继电器单元(11)连接，预稳压模块(4)与稳压器(9)连接，LDO电源模块(7)与控制器(8)连接，LDO电源模块(7)与光电耦合器单元(10)连接。

2.根据权利要求1所述一种用于继电器控制的浪涌防护装置，其特征在于，所述防反模块(3)包含多路的肖特基二极管(12)，每一路肖特基二极管(12)连接一路输入电源。

3.根据权利要求1所述一种用于继电器控制的浪涌防护装置，其特征在于，还包括50ms掉电模块(5)；预稳压模块(4)通过50ms掉电模块(5)分别与DC-DC电源模块(6)和稳压器(9)连接。

4.根据权利要求1所述一种用于继电器控制的浪涌防护装置，其特征在于，光电耦合器单元(10)包含多路光电耦合器(13)。

5.根据权利要求1所述一种用于继电器控制的浪涌防护装置，其特征在于，预稳压模块能够承受输入电压80V/50ms的最大浪涌和50欧姆阻抗下600V/20us的尖峰，当输入电压的浪涌在40V～80V区域时，将输出电压钳位在37.5V。

6.根据权利要求1所述一种用于继电器控制的浪涌防护装置，其特征在于，继电器单元最大能够提供28V，10A的电压。

7.根据权利要求1所述一种用于继电器控制的浪涌防护装置，其特征在于，当输入电压范围在8V～16V区域时，预稳压输出电压为20V；

当输入电压范围在16V～38V区域时，预稳压模块输出电压跟随输入电压变化，并且输出电压低于输入电压0.6V。

8.根据权利要求1所述一种用于继电器控制的浪涌防护装置，其特征在于，继电器单元(11)型号为315厂的J215-J1A。